Obtención de un motero refractario geopolimérico teniendo como materias primas cenizas de carbón, chamota de ladrillo y residuos arcillosos

Abstract

Se ha desarrollado un mortero geopolimérico teniendo como materias primas de partida cenizas de carbón, chamota de ladrillo y residuos arcillosos, usando como activadores alcalinos una mezcla de silicato de sodio y aluminato de sodio. Las materias primas fueron caracterizadas por fluorescencia de rayos X FRX, difracción de rayos X DRX, análisis termo gravimétrico TGA y térmico diferencial DTA y su morfología fue estudiada por medio de microscopía electrónica de barrido MEB con análisis EDAX teniendo como comparativo un mortero de uso comercial. Los ensayos fueron realizados buscando una relación activadores/precursores que permitan tener una buena manejabilidad, buena fluidez y buena consistencia. Se encontró que usando una relación activador / precursor del 0,81 se obtuvieron estas condiciones. La caracterización de materias primas evidenció que es necesario que la ceniza esté en mayores proporciones para que haya una buena fluidez y para que haya bajas contracciones de secado debe existir una adecuada proporción de chamota y bajas proporciones de residuo arcilloso. Una vez realizada la optimización reológica, se hicieron pruebas de curado a diferentes temperaturas encontrándose que la temperatura óptima de curado es de 70°C. Se realizaron pruebas de resistencia a la compresión y adherencia antes de cocción obteniendo valores muy similares a los encontrados en morteros convencionales y al mortero de referencia. La formulación F14-9 fue sometida a cocción a la temperatura promedio de uso de los hornos ladrilleros (980°C) y se encontró que a esta temperatura la formulación tiene buena adherencia lo que permite concluir que el mortero desarrollado cumple con los requisitos técnicos para ser usado como un producto comercial. Por último, se realizaron pruebas sucesivas de calentamiento y enfriamiento a 980°C encontrándose que después de 11 ciclos el mortero sigue teniendo adherencia mientras que el mortero comercial de referencia a los 6 ciclos empieza a desprenderse.

A geopolymeric mortar has been developed using coal ash, brick chamotte and clay residues as raw materials, using a mixture of sodium silicate and sodium aluminate as alkaline activators. The raw materials were characterized by X-ray fluorescence XRF, X-ray diffraction XRD, thermo gravimetric analysis TGA and differential thermal analysis DTA and their morphology was studied by scanning electron microscopy SEM with EDAX analysis using a commercial mortar as a comparison. The tests were carried out looking for an activator/precursor ratio that would allow good workability, good flowability and good consistency. It was found that using an activator/precursor ratio of 0.81, good workability, fluidity and consistency conditions were obtained. The characterization of raw materials showed that it is necessary for the ash to be in higher proportions for good fluidity and for there to be low drying contractions there must be an adequate proportion of chamotte and low proportions of clay residue. Once the rheological optimization was performed, curing tests were carried out at different temperatures and the optimum curing temperature was found to be 70°C. Compressive strength and adhesion tests were carried out before firing, obtaining values very similar to those found in conventional mortars and to the reference mortar. The F14-9 formulation was fired at the average temperature of use in brick kilns (980°C) and it was found that at this temperature the formulation has good adherence, which allowed us to conclude that the mortar developed meets the technical requirements to be used as a commercial product. Finally, successive heating and cooling tests were carried out at 980°C and it was found that after 11 cycles the binder still adheres while the commercial reference mortar starts to detach after 6 cycles.